QTZ40塔式起重机的臂架优化设计【优秀机械毕业设计论文】
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qtz40
塔式起重机
优化
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优秀
优良
机械
毕业设计
论文
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文档包括:
说明书一份。112页，35000字。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。
图纸共13张，如下所示
A0-吊臂总图.dwg
A1-拉板图装配图.dwg
A2-第七节臂装配图.dwg
A2-第二节臂装配图.dwg
A4-上弦杆.dwg
A4-下弦杆.dwg
A4-下接头-左.dwg
A4-加强板.dwg
A4-加强筋.dwg
A4-吊点轴.dwg
A4-支座板.dwg
A4-轴套.dwg
A4-销轴.dwg
- 内容简介：
-
毕业设计（论文）外文资料翻译 外文出处 附 件： 1、 外文原文 ； 2、外文资料翻译译文。 有英文原文。加我 1985639755 指导教师评语： 签字： 年 月 日 注：请将该封面与附件装订成册。 海洋工程 29（ 2002） 1463 1477 通过 油水界面性能数值模拟的威尔斯涡轮机设计参数分析 梅洛， 机械工程系，西班牙优秀设计员，里斯本技术大学 1049萄牙 2001年 5月 22日收到，于 2001年 8月 30日接受 文摘 本文通过研究数值模拟威尔斯涡轮机空气动力学设计对整个设备的影响，通过涡轮机最大效率和流率范围对涡轮机能够有 效运转有影响。涡轮机振荡水柱（油水界面）的匹配问题是通过捕捉气候波动和亚速尔群岛电源转换器的油水界面被阐明的。这项研究是通过采用一个基于线性水波理论和在波槽中的实验模型的时域数学模型被执行的。结果是由考虑到威尔斯涡轮机几个空气动力学设计的数值模拟提供的，这个涡轮机可以有或者无导流叶片，且使用旁通压力安全阀。 2002 爱思唯尔科学有限责任公司版权所有。 关键词：波能量；振荡水柱；设备；威尔斯涡轮机。 在振荡水柱（油水界面）波能量转换中，威尔斯涡轮机已经是最常用来解决空气 些本质 上是由一个开放在底部的入射波前的捕捉气室、涡轮机和发电机组成的。这个入射波移动激发在气室中夹有水质量的内部自由表面振动，并且产生一种低压往复流量驱动涡轮机。一些全面的涡轮机原型已经在欧洲国家建造和安装在发电厂并且并网发电，例如安装在亚速尔群岛的 500 千瓦导流叶片威尔斯单翼机涡轮机（法尔考， 2000年）和安装在英格兰的 2 250千瓦双翼飞机反转涡轮机。 设计者的最大挑战是设备波能量转换器的振荡性质和随机分布的波能量资源。这些特性不存在或者几乎没有与其他资源技术的竞争。空气涡轮机在油水界面转换器中主要是 与效率相关的受流条件（随即往复流），比几乎任何其他应用程序中的涡轮机要求更高。与传统涡轮机相比，威尔斯涡轮机达到仅有的一个适度的最高效率，可以在不需要整流阀的往复流系统运行。涡轮机，一方面必须从空气的流量中提取能量，在零和一个振荡的最大值的每两个方向，它反过来有极其大的变化。另一方面，转速一定时，一般来说，威尔斯涡轮机特别的地方是它只在一个有限范围的流动条件围绕最高效率点，可以高效率的操作。威尔斯涡轮机的能量输出在小流量（流量在一个波周期中两次经过零）时被认为是低的（或消极的），在 大流量时快速下降，由于气动 损失导致转子叶片失速。因此，涡轮机在非常充满活力的海洋国家或每当暴力波峰出现时将表现不佳。根据亚速尔群岛的工厂，顶部安装有旁路溢流阀的空气室可能防止这个问题。阀门是以控制限制空气室（根据涡轮机转速）最大压力和吸力来防止瞬时空气流量通过涡轮超标值土面的空气动力失速转子在秋季叶片锁所产生的功率输出。数值模拟（布里托梅洛等人， 1996年法尔考和胡思迪诺 1999年）表明，减小涡轮尺寸和大幅度增加年度生产的电能有可能通过使用一个旁路释放压力阀来实现。此外，最近的研究（理论和模型测试）表明，威尔斯涡轮转子叶片部分的特别 设计可以明显扩大流率的范围，在这个范围内与其他的涡轮叶片设计相比较，这种涡轮可以高校的运作并减少空气动力损失。且在一个窄范围的流量通过通过涡轮时可以给一个更高的峰值效率。这就提出了一个问题：针对总年度的生产电能和考虑采用水动力性能的油水界面设备它更适合空气动力设计的涡轮，这样的涡轮在高效运作时允许一个更大范围的流率通过。给一个更高的效率值和降低流量范围使涡轮更高效运作。此外，有趣的是这个问题可能在和大程度上依赖于压力释放阀。 现在工作的主要目的是探讨威尔斯涡轮机对整个 设备的影响。因为涡轮可以有效运行受涡轮的 最高效率和流率范围的影响使旁路溢流阀也被认为是涡轮机的现实特征。因为空气室内才生的压力变化是依赖于涡轮机特性，压力安全阀会影响涡轮机运行，并且能量萃取的水动力过程也被修改了。在萨尔门托和布里托梅洛（ 1996 年）的描述中，通过使用时域数学模型，流体力学的波能量可以转化为气动能源，而这种时域数学模型基于线性水波理论和在波槽中的实验模型。根据结果推测，从空气动力学试验研究比例模型和实证近似电机损失（布里托梅洛等人， 1996 年）预测起飞设备功率，空气动力能源转换为电能是一个合适的计算模型。本文介绍了一些考虑威尔斯涡 轮机空气动力学设计，是否有导流叶片和使用压力释放阀时数值模拟的结果。涡轮机油水界面的匹配问题是通过捕捉气候波动和亚速尔群岛电源转换器的油水界面被阐明的。 这个波线模型考虑一个油水界面配备一个威尔斯涡轮机，一个无限容量的旁通阀和一个变速涡轮发电机在一组代表海况条件下的操作问题。 众所周知，威尔斯涡轮机是展示涡轮压力降 ()流量 ()后我们可以把涡轮机特性写作为 ( ) / ( ) ( ) / ( )t s sK p t q t p q 在这个式子中， () 和() 是压力和流量（涡轮机转子叶片开始停止之前 ） 的最大值，这（对于一个给定的涡轮机）取决于涡轮机的旋转速度。使用一个旁路压力释放阀可防止涡轮机转子叶片失速的发生。 控制阀门是为了确保 / ( )/ ( )sp t p,然后确保 / ( )/ ( )sq t q) 旋转部门的惯性是假定足够大了，以至于旋转速度 可能被认为是在模拟给定的海况条件下大约恒定的时间间隔（约 15分钟）。为了电气能源生产最大化，这可以优化为每一个记录的典型海况。涡轮机转速是允许不同的同步速度发电机和其价值的两倍。总结产品的实测表面，卡尔输出功率与发电频率为整体年均电能输出提供了所有的记录数据。 动力模型 水动力模型是萨尔门托和法尔考（ 1985 年）在压力模型的基础之上提出的。根据油水界面性能的描述提出了 闭气室控制表面的质量平衡是 0 ()() ( ) ( )d p q t q d t （ 1） 在式子中， ()气室内由自由表面移动的体积流率， 大气压力， 是比热比。与 中提到的 ( ) 0一样（即当阀门不工作时） ,如果 / ( )/ ( )sp t p。根据线性水波理论，气室内由自由表面移动的体积流率可以分解为( ) ( ) ( )t q t q t, ()于入射波作用假设内部和外部在恒定大气压力下，()于在平静水面只有压力震荡 P(t)。在线性波浪理论的假设条件下，我们可能会应用卷积定理，以得到一个依据脉冲响应的线性问题的解决方案（管道和哈维尔，1970），如下所示： ( ) ( ) ( )t h t p d （ 2） 其中 p（ t）是空气室内部压力的时间导数， t 表示滞后的时间，方程（ 2）中 的积分上限表示本瞬间的滞后时间，因为这个过程是因果关系（康明斯， 1962年）。脉冲影响函数 t）可以以下方式获得，即计算数值模型油水界面的水动力系数，如 1996年）或 里托美罗等人， 1999年），或电坦克测试。在这里，我们通过亚述尔群岛油水界面波电 5的规模测试，使用一个估计的脉冲响应函数获得自由振荡的瞬态实验（见萨尔门托和布里托美罗， 1996年）。 绕射流的时间序列， ()化实验的相似模型收到亚速尔群 岛电网站的一组 44海况代表。在这些实验中生产一个等价的空气压降模型涡轮设备。流量 ()校准曲线上获得。衍射流量时间序列通过求解方程对每个 44海况进行估计（ 1）（ ( ) 0）使用记录的压力从实验中提取能量，并且预先获得在瞬间实验中进行试验性的估计。 动力输出设备是基于从结果推断小规模涡轮机测试（加托等人， 1996 年，韦伯斯特和加托， 1999年 a， b）和涡轮机以及发电机损失的经 验数据（布里托美罗等人， 1996）。涡轮机轴段 t 0 ( , ( ) ) ( )Ts t q t L d （ 3） 其中 是由于机械损失（尤其是轴承损失）。对于失速自由条件下， 了提供必要的性能数据来研究动力输出设备和气动式的匹配，考虑到转子稳定性比率，利用一个简单的线性涡轮流量分析方法修改小型涡轮测试的数据。当雷诺数增加时忽略停转的推迟，应考虑修正转矩曲线 的涡轮机的规模效应。这样做是为了倍增（分）正（负）值 f=它纠正了无后掠 叶匹配的峰值效率为 。假定初步设计的涡轮叶片速度的最大值为 160均输出电能是由涡轮机轴上的平均功率减去发电机损失得到。这个模型的发电机损失包括焦耳的损失，铁损失，通风损失和机械损失（布里托美罗等人， 1996）。 河北建筑工程学院 毕业设计（论文）任务书 课题 名称 式起重机 臂架 优化 设计 系： 机械工程 学院 专业： 机械设计制造及其 自 动化 班级： 机 092 姓名： 范艳东 学号： 2009307201 起迄日期： 2013 年 3月 25日 2013 年 6月 21日 设计（论文）地点 : 综 405 指导教师： 李常胜 辅导教师： 发任务书日期： 2013 年 3 月 5 日 1、 毕业设计（论文）目的： 毕业设计是对机械专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工 作能力和创新精神之最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所 创新 、解决 相关 技术问题。通过毕业设计，使学生掌握塔式起重机的总体设计、吊臂的设计、整体稳定性计算等内容，为今后步入社会 、走上 工作岗位打下良好的基础。 2、毕业设计（论文）任务 内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： （ 1） 设计任务： 总体参数的选择（ 别） 结构形式 （ 2） 总体设计 主要技术参数性能 设计原则 平衡重的计算 塔机的风力计算 整机倾翻稳定性的计算 （ 3） 吊臂的设计和计算 吊臂的形式及尺寸（变截面）（双吊点 ） 吊臂的强度、稳定性及刚度验算 （ 4） 设计要求 主要任务：学生应在指导教师指导下独立完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制机械与电气工程图纸 ， 独立撰写一 份 毕业论文，并绘制有关图表。 知识要求：学生在毕业设计工作中，应综合运用多学科的 理论、知识与技能，分析与解决工程问题。通过学习、钻研与实践，深化 理论认识、 扩展 知识领域、延伸 专业技能。 能力培养要求：学生应学会依据技术课题任务， 完成 资料的调研、收集、加工与整理 ， 正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、 图纸绘制、编写技术文件的能力；培养学生掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。 综合素质要求：通过毕业设计，学生应 掌握 正确的设计思想；培养学生严肃认真的科 学态度和严谨求实的工作作风；在工程设计中，应能树立正确的生产观、经济观 与全局观。 设计成果要求： 凡给定的设计内容，包括说明书、计算书、图纸等必须完整，不得有未完的部分 ， 不应出现缺页、少图纸现象。 1） 对设计的全部内容，包括设计计算、机械构造、工作原理、整机布置等，均有清晰的了解。对设计过程、计算步骤有明确的概念，能用图纸完整的表达机械 结构与工艺要求，有比较熟练的认识图纸能力。对运输、安装、使用等也有一定 了解。 2） 说明书、计算书内容要精练，表述要清楚，取材合理，取值合适，设计计算步骤正确，数学计算准确，各项说明要有依据，插图、表格及字迹均应工整、清楚、不得随意涂改。制图要符合机械机械制图标准，且清洁整齐。 3） 对国内外塔式起重机情况有一般的了解，对各种塔式起重机有一定的分析、比较能力。 其他各项应符合本资料有关部分提出的要求。 3、毕业设计（论文） 成果要求（包括图表、实物等硬件要求）： 计算说明书一份 内容包括：设计任务要求的选型、设计计算内容、毕业实习报告等。作到内容完整，论证充分（包括经济性论证），字迹清楚，插图和表格正规（分别进行统一编号）、 批准 ，字数要求不少于 2 万字；撰写中英文摘要； 提倡 学生应用计算机进行设计、计算与绘图。 图纸一套 不少于四张零号图纸量。 4、主要参考文献： 1 哈尔滨建筑工程学院主编 北京：中国建筑工业出版社 2 董刚、李建功主编 机械工业出版社 3 机械设计手册 5 册） 4 9462 1999 塔式起重机技术条件 5 13752 1992 塔式起重机设计规范 6 1994 塔式起重机安全规程 7 邢静忠 科学出版社 2006 8 刘坤 防工业出版社 2005 99462 1999 塔式起重机设计条件 10 13752 1992 塔式起重机设计规范 11 5144 1994 塔式起重机安全规程 12刘鸿文材料力学北京：高等教育出版社 2002 13李柱，徐振高互换性与测量技术北京：高等教育出版社 2002 14 张东升机械零件及建筑机械重庆：重庆大学出版社 15 现行建筑机械规范大全北京：中国建筑工业出版社 16 吴庆鸣，何小新工程机械设计武昌：武汉大学出版社 17刘佩衡塔式起重机使用手册北京：机械工业出版社 18 张质文，虞和谦等 起 重机设计手册 北京：中国铁道出版社 1997 19 顾迪民 工程起重机北京：中国建筑工业出版社 1988 20 王金诺，于兰峰起重运输机金属结构北京：中国铁道出版社 21 张凤山，董红光塔式起重机构造与维修 民邮电出版社 2007 22 张青工程起重机结构与设计化学工业出版社 2008 5、本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 悉整理资料 方案选择及总体设计 绘制总图 臂架设计 绘制臂架装配及结构图纸 绘制零件图纸 准备论文及答辩 教研室审查意见： 教研室主任签字 ： 年 月 日 系审查意见： 系主任签字 ： 年 月 日 河北建筑工程学院 毕业实习报告 系 别 机械工程 学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机 092 姓 名 范艳东 学 号 2009307201 指导教师 李常胜 实习成绩 实习报告 转眼间四年的大学生活就快结束了，然而大多数学生对于本专业的认识还是不够，为了使我们更多地了解机械产品及设备，提高对机械设计制造及其自动化的认识，加深机械在工业各领域应用的感性认识，开阔视野，老师安排了我们到长春会展中心实习。 长春国际会展中心是由市政府和长春经济技术开发区共同投资兴建的大型现代化展览场所，是集展览、住宿、餐饮、会议、娱乐、体育、旅游、商贸、科技、信息等为一体的多功能活动中心。 一、 实习目的 毕业实习是学生完成了教学计划所规定的全部理论课程的基础上进行的总结性实习 ，是培养和检验学生综合运用所学专业的基本理论、基本技能，理论联系实际，独立的分析问题、解决问题的重要环节。实习在于培养实践动手能力，使所学的专业理论知识与实践相结合，为更好地适应社会的需求打下良好的基础。通过到长春国际会展中心的实习，让我们对各种工程机械，如装载机、挖掘机、起重机等，以及各种数控机床、精密仪器等 有了更进一步的认识和了解。 通过参观，综合自己所学知识，以及查阅资料，这次实习我学到了不少东西。 二、 实习内容 本次毕业实习，我们跟随毕业设计导师李常胜老师，来到长春国际会展中心，为期一天。 摆在国际会 展中心门口的有装载机 ，挖掘机，汽车吊车等等， 而塔式起重机是 我着重了解的对象。 （ 1）装载机 装载机 是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。因此它成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。 （ 2）挖掘机 挖掘机是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。 其 挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后 的土壤和岩石。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。 （ 3）塔式起重机 塔式起重机又称塔机，具有适用范围广，回转半径大，操作方便，工作效率高及安装拆卸比较简便等特点，从而广泛使用在建筑安装工程中，并成为重要的施工机械之一。 塔机组成一般来说塔机按各部分功能可分为：基础、塔身、顶升、回转、起升、平衡臂、起重臂、起重小车、塔 顶、司机室、变幅等部分。塔机安装在地面上需要基础 部分；塔身是塔机身子，也是升高的部分；顶升部分是使得塔机可以升高；回转是保持塔 机上半身可以水平旋转的；起升机构用来将重物提升起来的；平衡臂架是保持力矩平衡的；起重臂架一般就是提升重物的受力部分；小车用来安装滑轮组和钢绳以及吊钩的，也是直接受力部分；塔顶当然是用来保持臂架受力平衡的；司机室是操作的地方；变幅是使得小车沿轨道运行的。 塔机工作机构分为 5 种：起升机构；变幅机构；小车牵引机构；回转机构和大车走行机构。在此，就让我们简单的看一下：动臂式塔机设臂架变幅机构，兼有架设及变幅两种功能。小车变幅水平臂架塔机设小车牵引机构，或称小车变幅机构。固定式塔机不设大车走行机构。起升机构、变幅机构及小车牵引机构在构造上极为近似，均由电动机、联轴器、制动器、减速器和卷筒等部件组成。 其具体介绍如下： 起升机构：起升机构是起重机机械的主要机构，用以实现重物的升降运动。起升机构通常由原动机、减速器、卷筒、制动器、钢丝绳、滑轮组和吊钩组成。 回转机构 :塔机 是靠起重臂回转来保障其工作覆盖面的。回转运动的产生是通过上、下回转支座分别装在回转支承的内外圈上并由回转机构驱动小齿轮。小齿轮与回转支承的大齿圈啮合，带动回转上支座相对于下支座运动。我们设计的 式起重机的回转机构设成单回转式，通常由回转电动机、液力耦合器、回转制动器、回转减速器和小齿轮组成。 变幅机构 :变幅机构是实现改变幅度的工作机构，用来扩大起重机的工作范围，提高起重机的生产率。变幅机构由电动机、减速器、卷筒和制动器组成。功率和外形尺寸较小。变幅机构按其构造和不同的变幅方式分为运行小车式和吊臂 俯仰式。 塔机都设有安全保护装置，包括：起升高度限制器、起重量限制器、力矩限制器。 为了提高塔机生产率，加快吊装施工进度，无论是起升机构、变幅机构、小车牵引机构、回转机构和大车走行机构均应具备较高的工作速度，并要求从静停到全速运行，或从全速运行转入静停的全过程 (即启动和制动过程 )，都能平缓进行，避免产生急剧冲动，对金属结构产生破坏性影响。对于高层建筑施工用的自升塔机来说，由于起升高度大，起重臂长，起重量大，对工作机构调速系统有更高的要求。 由于我的毕业设计是塔机的吊臂，通过查阅资料，我了解到：吊臂是塔机的关 键零件之一，她是由数节臂架通过臂架接头用销轴连接在一起的结构式焊接件，其制造质量直接影响塔式起重机的使用安全和寿命，特别是吊臂下弦杆，它既是受力杆件又是小车的轨道。为使小车运行平稳，两下弦杆必须满足直线度、平面度、平行度和垂直度等技术要求。因此，吊臂下弦杆接头的制造质量直接影响整个吊臂的制造质量。 三、 实习结果 “纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，通过 这次 实习，我学到了很多知识： （ 1） 了解了装载机 和挖掘机 的用途； （ 2） 了解了塔式起重机的特点和结构，并对其 工作机构 和臂架做了详细了解， 对我的毕业设计 起 到了很重要的作用 。 四、 实习总结 在这短暂的实习过程中，我采用了看、问、查阅资料等方式，对工程机械有了更进一步的认识和了解，我深深的感觉到了自己所学知识的肤浅和在实际运用中专业知识的匮乏，这使我真正领悟到什么叫“学无止境”。实习结束并不代表什么，它让我发现了更多的不足，所以在今后的学习和工作中，我会更加用心，去充实自己，完善自己，以求知者的身份警戒自己，争取在今后的工作中做一名合格的员工。 河 北 建 筑 工 程 学 院 本科毕业设计（论文） 题 目 臂架优化设计 学 科 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机 092班 姓 名 范艳东 指 导 教 师 李常胜 辅 导 教 师 导师课题 课题类别 工程设计 （一）塔式起重机的研究现状及发展趋势 塔式起重机是现代工业与民用建筑的重要施工机械之一。在高层建筑施工中，它的幅度利用度比其他类型起重机高。塔机由于能靠近建筑物，其幅度利用率可达整体幅度的 80。塔式起重机的变幅及回转机构是可以同时实现重物在垂直方向和水平方向移动的机构，所以可以扩大起重机的工作范围，提高生产率。应用塔机对于加快施工速度、缩短工期、降低工程造价能够起到重要作用。塔式起重机已经成为建筑工程业必要的技术装备，成为衡量建筑工程业生产力水平高下的重要标志 之一，成为加快工程建设、确保工程整体质量、降低工程造价、提高社会效益与经济效益的重要手段。 塔 机是在第二次世界大战后才真正获得发展的。战后各国面临着重建家园的艰巨任务，浩大的建筑工程量迫切需要大量性能良好的塔式起重机。自塔式起重机在建筑施工中显露身手并逐渐成为工程机械一个重要分支以来，已经有 50 余年历史，其间利经了曲折复杂的发展阶段。 70 年代末，由于种种原因，国外塔式起重机制造业陷入了低谷，不少中小工厂纷纷停业或转产，仅少数大厂得以维持。直至 80 年代末才呈现逐渐复苏态势，1994 年为复苏年头，复苏势头最好的 国家为德国。据有关资料介绍，在塔机制造业鼎盛的 70 年代，西德拥有各式塔机 48500 台， 80 年代总量减至 1/3，而近几年，东西德合并，基建规模扩大，塔机产量上升，现有塔机近 40000 台，其中半数机龄不足 5 年。 我国的塔机行业于 20世纪 50年代开始起步 ,相对于中 西欧国家 由于建筑业疲软造成的塔机业的不景气 , 我国的塔机业正处于一个迅速的发展时期。 到 20 世纪 90 年代以后，塔式起重机 行业随着行业建筑任务的增加而进入了新兴时期，年产量连年猛增，而且也有部分产品出口到了国外。全国塔式起重机的拥有总量也从 20 世纪 50 年代的几十台到2000 年的 60000 台左右。至此，无论从生产规模、应用范围、塔式起重机总量等各个角度来衡量，我国都可以称为塔式起重机大国。 从塔机的技术发展方面来看，虽然新的产品层出不穷，新产品在生产效能、操作简便、保养容易和运行可靠方面均有提高，但是塔机的技术并无根本性的改变。塔机的研究正向着组合式发展。所谓的组合式，就是以塔身结构为核心，按结构和功能特点，将塔身分解成若干部分 ，并依据系列化和通用化要求，遵循模数制原理再将各部分划分成若干模块。根据参数要求，选用适当模块分别组成具有不同技术性能特征的塔机，以满足施工的具体需求。推行组合式的塔机有助于加快塔机产品开发进度，节省产品开发费用，并能更好的为客户服务。 当前塔机的发展具有如下一些特点和趋势： 1、吊臂长度加长 在六十年代初，吊臂长度超过 40m 的较少，七十年代吊臂长度已能做到 70m，快速拆装下回转塔式起重机的吊臂长度可达 35m。自升式塔式起重机吊臂是可以接长的，标准臂长一般为 30 45m，可以接长到 50 60m。重型 塔式起重机吊臂则更长。吊臂加长可带来更好的技术经济效果。随着塔式起重机设计水平的提高，能解决由臂长加大带来的一些技术问题 (如安装和运输问题 )。低合金高强度钢材及铝合金的广泛采用亦为加长吊臂提供了非常有利的条件。 2、工作速度提高，且能调速 由于调速技术的进步，滑轮组倍率可变，双速、三速电动机及直流电动机调速的应 用，使塔式起重机工作速度在逐渐提高。起升机构普遍做到至少具有 3 种工作速度，重物起升速度超过 100m 也很多。构件安装就位速度可在 0围内进行选择。回转速度一般可在 0间进行调节。小车牵引和塔式起重机行走大多也有 2工作速度，小车牵引速度最快可达 60m 3、改善操纵条件 随着塔式起重机向大型、大高度方向发展，操纵人员的能见度愈来愈差。因此需要 在吊臂端部 (动臂变幅 )或小车上 (小车变幅 )安装电视摄象机，在操作室利用电视进行操作。有的还采用了双频道的无线电遥控系统，不但可由地面的操作人员控制吊装；还可根据事先编排的程序自动进行吊装。 4、更多地采用组装式结构 为了便于产品的更新换代，简化设计制造、使用与管理，提高塔式起重机使用 的经 济效益，国外塔式起重机专业厂已做到产品系列化，部件模数化。以不同模数塔身，臂 架标准节组合成变截面塔身和臂架，不仅能提高塔身、臂架的力学性能，减轻塔式起重 机自重，而且可明显减少使用单位塔架，臂架的储备量，为降低成本，简化管理创造了 条件。 （二） 绍 有限单元法 是 随着 电子计算机 的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法。它是 50年代首先在连续体力学领域 态特性分析中应用的一种有效的 数值分析方法，随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、 流体力学 等连续性问题。 有限元思想的核心就是把实际结构离散化，假想地使实际的结构离散为有限数目个类似结构的个体，然后通过分析这些有限个体的性能来求出满足实际工程要求的计算结果，从而代替对于具体复杂实际结构的求解。经 过离散化，应用有限元思想，可以解决很多实际复杂的工程问题，并在理论研究和工程应用两方面都具有极其重要的实用价值。 为一个大型通用软件，广泛应用于结构、流体、声场、热、耦合场、电磁场上面，利用 件，能够将实际模型置于各种各样不同的复杂实际工况之中，准确并合理的分析，优化设计，减少实际试验的物质和人力投入，提高工作效率，缩短研发周期从而能够为提高利润做出贡献。使用 件分析，包含以下几个过程：建立模型、划分网格、加载和求解、结果后处理。若在实际应用过程中想对其中的某一个步骤进行改动和变化，则依然需要重新完成其中的每一个步骤，无形中浪费了太多的工作时间。针对现实情况， 供了 数化设计语言来处理类似问题，通过 言及 言或类似 程语言开发应用界面，即可完成在 的二次开发。 二、本课题的目的（重点及拟解决的关键问题） 毕业设计是对机械专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神之最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创新、解决相关技术问题。 通过毕业设计，使学生掌握塔式起重机的总体设计、吊臂的设计、整体稳定性计算等内容，为今后步入社会、走向工作岗位打下良好的基础。 塔机臂架作为塔机的工作装置 ,在塔机产品的设计内容中处于核心地位 , 采用有限元分析的方法进行 塔机臂架 的设计计算将会极大地提高设计效率、保证其设计质量。 我们只需借助通用有限元软件建立模型并进行仿真分析 ,就能真实地反映机械产品的尺寸外形特征和工作过程 ,并进行各种类型的力学分析 ,尽早发现设计缺陷 ,从而有效地缩短研发周期 ,降低生产成本 ,使产品的结构和性能更加合理。 三、主要内容、研究方法、研究思路 1、主要内容 （ 1） 设计任务： 总体参数的选择（ 别） 结构形式 （ 2） 总体设计 主要技术参数性能 设计原则 平衡重的计算 塔机的风力计算 整机倾翻稳定性的计算 （ 3） 吊臂的设计和计算 吊臂的形式及尺寸（变截面）（双吊点） 吊 臂的强度、稳定性及刚度验算 （ 4） 设计要求 主要任务：学生应在指导教师指导下独立完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制机械与电气工程图纸，独立撰写一份毕业论文，并绘制有关图表。 知识要求：学生在毕业设计工作中，应综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工程问题。通过学习、钻研与实践，深化理论认识、扩展知识领域、延伸专业技能。 能力培养要求：学生应学会依据技术课题任务，完成资料的调研、收集、加工与整理，正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘 制、编写技术文件的能力；培养学生掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。 综合素质要求：通过毕业设计，学生应掌握正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；在工程设计中，应能树立正确的生产观、经济观与全局观。 设计成果要求： 凡给定的设计内容，包括说明书、计算书、图纸等必须完整，不得有未完的部分，不应出现缺页、少图纸现象。 1） 对设计的全部内容，包括设计计算、机械构造、工作原理、整机布置等，均有清晰的了解。对设计过程、计算步骤有明确的概念，能用图纸完整的表达 机械结构与工艺要求，有比较熟练的认识图纸能力。对运输、安装、使用等也有一定了解。 2） 说明书、计算书内容要精练，表述要清楚，取材合理，取值合适，设计计算步骤正确，数学计算准确，各项说明要有依据，插图、表格及字迹均应工整、清楚、不得随意涂改。制图要符合机械机械制图标准，且清洁整齐。 3） 对国内外塔式起重机情况有一般的了解，对各种塔式起重机有一定的分析、比较能力。 2、 研究方法 （ 1） 资料的准备 通过上网和毕业实习，搜集同类已研发产品相关资料，了解国内外塔式起重机总体设计和起升系统的设计的已研发的产品，借鉴这些 产品的设计思路为自己的设计做准备。了解所做设计中的标准部件的相关信息，为以后设计做好准备。 （ 2） 参数确定 根据所查资料，了解到起重机的相关参数，和对标准部件的了解，选择能免租条件的相关零件。根据传统设计方法并结合相似的产品结构进行具体的设计，在设计中确定个关节的合理尺寸和形状。整体和各个部件的形状和尺寸确定后，用二维作图工具（ ）绘制出各 主要部件的图形图和总装图。明确产品的具体设计尺寸和形状。 3、 研究思路 伴随着计算机技术的进步 ,目前国内外先进的机械产品设计制造都离不开有限元分析 (算 ,在工程设计和分析中受到越来越广泛的重视 ,其计算结果不仅详尽 ,更具可靠性。采用有限元分析的方法进行机械产品的设计计算将会极大 提高设计效率、保证其设计质量。设计者只需借助通用有限元软件建立模型并进行仿真分析 ,就能真实地反映机械产品的尺寸外形特征和工作过程 ,并进行各种类型的力 学分析 ,尽早发现设计缺陷 ,从而有效地缩短研发周期 ,降低生产成本 ,使产品的结构和性能更加合理。本文应用有限元软件对塔机总体 及 臂架结构进行快速校核分析。 四、总体安排和进度（包括阶 段性工作内容及完成日期） 熟悉整理资料 方案选择及总体设计 绘制总图 臂架 设计 绘制塔身装配及结构图纸 绘制零件图纸 准备论文及答辩 五、主要参考文献 1 哈尔滨建筑工程学院主编 北京： 中国建筑工业出版社 2 董刚、李建功主编 机械工业出版社 3 机械设计手册 5 册） 4 9462 1999 塔式起重机技术条件 5 13752 1992 塔式起重机设计规范 6 1994 塔式起重机安全规程 7 邢静忠 科学出版社 2006 8 刘坤 防工业出版社 2005 99462 1999 塔式起重机设计条件 10 13752 1992 塔式起重机设计规范 11 5144 1994 塔式起重机安全规程 12刘鸿文材料力学北京：高等教育出版社 2002 13李柱，徐振高互换性与测量技术北京：高等教育出版社 2002 14 张东升机械零件及建筑机械重庆：重庆大学出版社 15 现行建筑机械规范大全北京：中国建筑工业出版社 16 吴庆鸣，何小新工程机械设计武昌：武汉大学出版社 17刘佩衡塔式起重机使用手册北京：机械工业出版社 18 张质文，虞和谦等 起重机设计手册 北京：中国铁道出版社 1997 19 顾迪民 工程起重机北京：中国建筑工业出版社 1988 指导教师意见： 指导教师签名： 日期： 教研室意见： 教研室主任签名： 日期： 系意见： 系领导签名： 日 期： 系盖章 摘要 本次设计在参照同类塔式起重机基础上，对 塔式起重机进行总体设计 及吊臂的设计。在吊臂设计工程中，采用了有限元法对其进行分析计算，采用了 件进行分析。 按照整机主要性能参数，确定各机构类型及钢结构型式，主要确定了吊臂的结构参数，并按照吊臂端部加载 、跨中加载及根部加载三种工况分析。通过对吊臂作适当 的简化 ，应用 件建立吊臂有限元模型，施加各工况载荷，进行求解，进而可得各工况下各节点 受力情况及各单元所受轴向力、轴向应力大小 及各工况下吊臂的变形挠度大小，并能演示吊臂加 载过程 的动画，清晰的展现了各工况下吊臂的受力性能。 通过修改模型 参数，对不同模型进行分析比较。由比较不同模型在相同工况下的受力状况及刚度状况，综合分析强度 和刚度条件，可得出受力最为合理的一组模型参数，通过对此组参数下模型进行强度及刚度校核， 进而获得吊臂的最终参数结果。 关键词 ： 塔式起重机 吊臂 有限元分析 to is by to In it on to of of to is on it in of It is on of is is a be of be 录 第 1章 前言 1 述 1 展趋势 1 第 2章 总体设计 2 述 2 定总体设计方案 2 体设计原则 29 衡臂与平衡重的计算 30 重特性曲线 32 机风力计算 33 机的抗倾覆稳定性计算 43 定基础稳定性计算 49 第 3 章 吊臂的设计计算 50 析单吊点与双吊点的优缺点 50 臂吊点位置选择 51 臂结构参数参数 52 限元模型建立过程的几点简化 53 臂结构的有限元分析计算 54 算结果分析 69 臂强度校 核 76 臂稳定性校核 76 毕业设计小 结 87 致谢 88 参考文献 89 设计项目 计算与说明 结果 设计项目 计算与说明 结果 前言 概述 发展趋势 总体设计 概述 第 1 章 前言 述 塔式起重机是我们建筑机械的关键设备，在建筑施工中起着重要作用，我们只用了五十年时间走完了国外发达国家上百年塔机发展的路程，如今已达到发达国家九十年代 末期水平并跻身于当代国际市场。 塔式起重机简称 塔机，是一种结构合理，性能比较优异的产品，比较国内同规格同类型的塔机具有更多的优点，能够满足高层建筑施工的需要，可用于建筑材料和预制构件的吊运和安装，并能在市内狭窄地区和丘陵地带建筑施工。 高层建筑施工中，它的幅度利用率比其他类型起重机高，其幅度利用率可达全幅度 的 80%。 塔式起重机 是 400m 上回转自升 式 塔机。上回转自升塔式起重机是我国目前建筑工程中使用最广泛的塔机，几乎是万能塔机。它的最大特点是可以架得很高，所以所有的高层和超高层建筑、桥梁工程、电力工程，都可以用它去完成。这种塔式起重机适应性很强，所以市场需求很大。 展趋势 塔式起重机是在第二次世界大战后才真正获得发展的。在六十年代，由于高层、超高层建筑的发展，广泛使用了内部爬升式和外部附着式塔式起重机。并在工作机构中采用了比较先进的技术，如可控硅调速、涡流制动器等。进入七十年 代后，它的服务对象更为广泛。因此，幅度、起重量和起升高度均有了显著的提高。 就工程起重机而言，今后的发展主要表现在如下几个方面： 整机性能：由于先进技术和材料的应用，同种型号的产品，整机重量要轻 20%左右； 高性 能、 高可靠性的配套件，选择余地大、适应性好 ,性能得到充分发挥； 电液比例控制系统和智能控制显示系统的推广应用； 操作更方便、舒适、安全，保护装置更加完善 ； 向吊重量大、起升高度、幅度更大的大吨位方向发展。 第 2 章 总体设计 述 总体设计是毕业设计中至关重要的一个环节，它是后续设计的基础和框 架。只有在做好总体设计的前提下，才能更毕业设计小结 毕业设计是大学四年中最合实际的一次理论与实践相结合的过程，是对我们四年大学生活中所学知识的检查，同时也是四年所学知识的综合运用与提高，也是为我们将来走向社会能更好的适应社会工作的一次大练兵。此次设计的 目的在于巩固和扩大我们在校的基础知识和专业知识，训练我们综合运用所学知识分析和解决问题 的能力。从最初的选题，开题到计算、有限元建模、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改有限元命令流，修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。 通过这次设计实践，我了解了塔式起重机的用途及工作原理，熟悉了塔式起重机的设计步骤，自学了
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